Motorboating ett strömfenomen

Här skall jag visa vad “motorboating” är för något och hur man får bort det. Eftersom filter mot rippel kan förorsaka “motorboating” tar vi också med rippel i switchade nätaggregat och hur man får bort det i denna artikel.

Orsaken

Orsaken till att jag lägger ihop switchade nätaggregat och “motorboating” är av den enkla anledningen att ett filter som effektiv tar bort skräpet över 3khz som switchade nätaggregat ofta (men inte alltid) är behäftade med kan skapa “motorboating”. Jag tar med batterier här också eftersom batteriernas höga impedans också kan skapa “motorboating”.

Motorboating

Motorboating är ett känt fenomen bland rörbyggare eftersom det oftare händer att rörförstärkare är smittad av motorboating. Motorboating heter det när det i frekvenser under ca 30hz av strömförsörjningen skapas en svängande frekvens i strömmen som läcker över till förstärkarna. De som lyssnat på förstärkare med motorboating säger att det låter som en lågvarvig motorbåt. Man kan också ofta se konen röra sig fram och tillbaka utan att det är någon signal pålagd.

När jag konstruerade Matrojig och valde att använda switchat nätaggregat på grund av att det finns massor av dem, ofta i skrotlådan, till Matrojig som skall användas att mäta med. När jag testmätt och tittat på realtidsanalysator såg jag tydligt att switchade nätaggregat ger ifrån sig ett rippel över 2khz. Den gör det som ett resultat av hur ett sådant nätaggregat fungerar.
Orsaken till att jag väljer switchat nätaggregat är av den anledningen att Matrojig skall vem som helst kunna bygga och då vill jag inte rekommendera att bygga eget nätaggregat eftersom man skall ner och fingra bland 230 volts kablar.

Så här ser rippel ut från switchade nätaggregat. Jag kör med en 50hz ton genom systemet från ljudkortet in i slutsteget till en högtalare som mäts av en mikrofon in i mikrofonförstärkaren och till sist in i ljudkortet:

 

I en distorsionsmätning ser man dessa effekter i att bruset stiger från ca1,5khz:

Detta är alltså mätt genom ett element.
Rött är THD och brunt är bruset. Lägg märke till bruset över 2khz! THD skall inte ändras mer än marginellt mellan mätningarna för distorsionen har inget med ripplet att göra.

Jag löser det med att lägga in ett motstånd på ca 10 ohm i serie med strömmen så tidigt som möjligt i kedjan:

Båda mätningarna ser oroliga ut. Det beror på att en massa annat ljud går in i mikrofonen för jag kan inte få det helt tyst här hemma. Det vi ser är dock att med ett 10 ohms motstånd försvinner i stort sett allt rippel från nätaggregatet. Lägg särskilt märke till att hela nivån sjunker rejält.

Så här ser distorsion och brus ut med 10 ohm i serie:

Lägg märke till det drastiskt förbättrade bruset över 2khz. THD är identiskt mot förra mätningen utom under 100hz. Men vad hände där nere i de lågfrekventa regionerna med distorsionen (rött) nu då??? Vi mäter frekvenskurvan så ser vi kanske vad som hänt:

Fenomenet som uppstått när vi dämpat bort ripplet är att impedansen i nätaggregatet ändrats så det blivit känsligt för att komma i lågfrekvenssvängning vilket så gott som alltid sker under 40hz. I detta fall sker det vid ca 20hz.

Efter en tid experimenterande fick jag till slut bort även motorbåtsåkandet. I detta fall var det mikrofonförstärkaren som inte klarade lågfrekvenssvängningarna hos strömmen. Därför riktade jag in mig på att dämpa lågfrekvenssvängningarna hos strömmen just där. Jag löste det till slut med ett seriemotstånd på 100 ohm följt av en diod. Mellan dioden och mikrofonförstärkarens strömingång kopplade jag en kondensator på mer än 7000uF. Just kondensatorns storlek är jag i skrivande stund inte klar med för jag hade bara upp till 7000uF. Väntar ny leverans av kondensatorer under veckan. Så här blev mätningarna efter den förändringen:

Ingen motorboating alls!

…och distorsion med brus blev så här:

Här ser vi nu hur THD-puckeln vid 20hz försvann helt.

Att jag tog med batteri (ca 12,35v) också i detta inlägg beror på att batteriet ger upphov till motorboating utan att något filter alls är inkopplat. Den kopplingen som jag beskriver i texten och som återfinns här nedan ordnade biffen också för batteriet. Så här ser frekvenskurvan ut med batteri men utan filter:

Som ni ser förorsakar batteriet motorboating helt utan några motstånd osv. Det skall tydligen bero på, enligt vad jag läst på nätet, att batterier har hög impedans och har därför svårt att hålla de lägre frekvenserna stilla.

Nu kopplar jag in filtret även för batteriet och mäter igen:

Ingen motorbåt!

Båda frekvensmätningarna tillsammans och en mätning med både batterier och nätaggregat. alla med filter:

Exakt samma! det lilla som varierar beror på att mikrofonen plockar upp ljud från omgivningen men det är knappt märkbart nu när jag stängde dörren och var tyst som en mus.

Så här ser min koppling ut schematiskt:

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.

Denna webbplats använder Akismet för att minska skräppost. Lär dig hur din kommentardata bearbetas.

Denna webbplats använder cookies. Genom att fortsätta använda denna webbplats accepterar du vår användning av cookies.  Lär dig mer